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DE102010016282A1 - Ultrahigh-strength and wear-resistant quasi-eutectoid rail steels - Google Patents

Ultrahigh-strength and wear-resistant quasi-eutectoid rail steels Download PDF

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Publication number
DE102010016282A1
DE102010016282A1 DE201010016282 DE102010016282A DE102010016282A1 DE 102010016282 A1 DE102010016282 A1 DE 102010016282A1 DE 201010016282 DE201010016282 DE 201010016282 DE 102010016282 A DE102010016282 A DE 102010016282A DE 102010016282 A1 DE102010016282 A1 DE 102010016282A1
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DE
Germany
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rail steel
rail
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Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201010016282
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl.-Ing. Brokmeier Klaus
Prof. Dr.-Ing. Frommeyer Georg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Planck Institut fuer Eisenforschung
Original Assignee
Max Planck Institut fuer Eisenforschung
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Publication date
Application filed by Max Planck Institut fuer Eisenforschung filed Critical Max Planck Institut fuer Eisenforschung
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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Abstract

Es wird ein quasiperlitischer oder leicht unterperlitischer Schienenstahl beansprucht, welcher die folgenden Legierungsbestandteile enthält: 0,85 bis 1,3 Masse-% C 0,50 bis 3,00 Masse-% Al 0,30 bis 1,00 Masse-% Cr 0,30 bis 1,00 Masse-% Mn 0,20 bis 0,60 Masse-% Si sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen.A quasi-pearlitic or slightly sub-pearlitic rail steel is claimed which contains the following alloy components: 0.85 to 1.3 mass% C 0.50 to 3.00 mass% Al 0.30 to 1.00 mass% Cr 0 , 30 to 1.00 mass% Mn 0.20 to 0.60 mass% Si as well as production-related impurities.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hochfesten und verschleißresistenten Schienenstahl, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie die Verwendung des Schienenstahls für Gleise und Weichen hoch beanspruchter Schienenstrecken, Hochgeschwindigkeitsstrecken, Schwerlaststrecken für den Gütertransport sowie für Kranbahnen von Brückenkränen, Portal- und Sonderkränen.The present invention relates to a high-strength and wear-resistant rail steel, a method for its production and the use of rail steel for tracks and switches highly stressed rail lines, high-speed lines, heavy load lines for freight transport and craneways of overhead cranes, gantry cranes and special cranes.

Die Entwicklung von Schienenstählen begann nach der Einführung der gusseisernen Schiene in England im ausklingenden 18. bzw. zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Als Schienenform hat sich auf den meisten Gleisstrecken die sogenannte Vignol-Schiene durchgesetzt. Im Laufe der Jahrzehnte haben sich die Anforderungen an die verwendeten Stahlgüten in Abhängigkeit von den verwendeten Zugfahrzeugen etc. geändert. Auch wenn der Schienenverkehr im Verhältnis zur Transportleistung ein umweltfreundliches und energie-effizientes Landverkehrsmittel ist, ist man bestrebt, dessen Effizienz ständig zu steigern. So wurden sowohl die Transportlasten als auch die Geschwindigkeiten der Züge erhöht, wodurch auch die Belastung der Schienen deutlich anstieg. Für den Einsatz im Güterverkehr und auch auf Hochgeschwindigkeitsstrecken wird in der Regel ein Schienenstahl mit perlitischer Struktur verwendet, der sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit auszeichnet. Wegen der sich erhöhenden Transportlasten und der erhöhten Geschwindigkeiten bleibt es wichtig, die Verschleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Übermüdungserscheinungen aufgrund des Rollkontakts zu erhöhen.The development of rail steel began after the introduction of cast iron rail in England in the late 18th or early 19th century. As a rail form, the so-called Vignol rail has prevailed on most track sections. Over the decades, the requirements for the steel grades used have changed depending on the towing vehicles used, etc. Although rail transport is an environmentally friendly and energy-efficient means of transport in relation to transport performance, it is endeavoring to constantly increase its efficiency. Thus, both the transport loads and the speeds of the trains were increased, whereby the load on the rails increased significantly. For use in freight transport and also on high-speed lines, a rail steel with pearlitic structure is generally used, which is characterized by a high wear resistance. Because of the increasing transport loads and the increased speeds, it remains important to increase the wear resistance and the resistance to fatigue due to the rolling contact.

Ausgangspunkt von neueren Entwicklungen quasieutektoider Schienenstähle waren bis in die frühen 80er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts Forschungsarbeiten, die die Festigkeit und Verschleißbeständigkeit durch die Erhöhung des C-Gehaltes über die eutektoide Zusammensetzung hinaus zu steigern. Allerdings sind infolge der Bildung von proeutektoidischem Korngrenzenzementit, der wie ein feines Netzwerk die Perlitkörner umgibt, übereutektoidische Eisen-Kohlenstoff-Stähle für die stark beanspruchten Schienen nicht geeignet, da sich ausgehend von dem Zementitnetzwerk an den Korngrenzen Dauerbrüche ausbilden.The starting point of recent developments in quasi-eutectoid rail steels was research into improving the strength and wear resistance by increasing the C content beyond the eutectoid composition until the early 1980s. However, due to the formation of proeutectoidal grain boundary cementite, which surrounds the pearlite grains like a fine network, hypereutectoid iron-carbon steels are not suitable for the heavily loaded rails, since fatigue fractions form on the grain boundaries starting from the cementite network.

Um die Lebenszeit von perlitischem Schienenstahl zu verbessern, wurde versucht, einen Stahl mit einer höheren Härte und einer Ausdehnung des Bereichs der Tiefe der Härte zu entwickeln. So wird beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 2 135 966 ein perlitischer Schienenstahl offenbart, der von 0,73 bis 0,85 Masse-% C, 0,5 bis 0,75 Masse-% Si, 0,3 bis 1,0 Masse-% Mn, ≤ 0,035 Masse-% P, 0,0005 bis 0,012 Masse-% S und 0,2 bis 1,3 Masse-% Cr enthält. Es wird offenbart, dass durch die Optimierung der Anteile von Si, Mn, Cr, des DI-Index sowie des Kohlenstoffäquivalents die Härte in dem Bereich der Schienenoberfläche bis zu einer Tiefe von mindestens 25 mm verbessert werden konnte, wenn diese mit hypoeutektoiden, eutektoiden und hypereutektoiden perlitischen Schienenstählen verglichen werden. Dabei sollte eine innere Härte des Schienenstahls vom Typ des perlitischen Stahls mit guter Abriebbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber Ermüdung des Rollkontaktes erreicht werden.In order to improve the life of pearlitic rail steel, it has been attempted to develop a steel having a higher hardness and an extension of the range of depth of hardness. For example, in the European patent application EP 2 135 966 discloses a pearlitic rail steel containing from 0.73 to 0.85 mass% C, 0.5 to 0.75 mass% Si, 0.3 to 1.0 mass% Mn, ≤ 0.035 mass% P, 0.0005 to 0.012 mass% S and 0.2 to 1.3 mass% Cr. It is disclosed that by optimizing the proportions of Si, Mn, Cr, the DI index and the carbon equivalent, the hardness in the region of the rail surface could be improved to a depth of at least 25 mm when combined with hypoeutectoid, eutectoid and hypereutectoid perlitic rail steels. In this case, an inner hardness of the pearlitic steel type rail steel having good abrasion resistance and fatigue resistance of the rolling contact should be achieved.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen ultrahochfesten und verschleißresistenten Schienenstahl zur Verfügung zu stellen, der gegenüber die dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweist.The present invention has for its object to provide an ultra-high strength and wear-resistant rail steel available, which has over the prior art improved properties.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein quasiperlitischer oder leicht unterperlitischer Schienenstahl, welcher die folgenden Legierungsbestandteile enthält:

  • 0,85 bis 1,3 Masse-% C
  • 0,50 bis 3,00 Masse-% Al
  • 0,30 bis 1,00 Masse-% Cr
  • 0,30 bis 1,00 Masse-% Mn
  • 0,20 bis 0,60 Masse-% Si
sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen.The present invention accordingly provides a quasiperlitic or slightly underperlitic rail steel which contains the following alloy constituents:
  • 0.85 to 1.3 mass% C
  • 0.50 to 3.00 mass% Al
  • 0.30 to 1.00 mass% Cr
  • 0.30 to 1.00 mass% Mn
  • 0.20 to 0.60 mass% Si
as well as production-related impurities.

Mit der vorliegenden Erfindung werden ultrahochfeste und verschleißresistente naturharte Schienenstähle erhalten, die eine quasiperlitische (quasieutektoide) oder leicht unterperlitische (hypoeutektoide) Struktur aufweisen. Es wurde festgestellt, dass sich durch das Zulegieren von Aluminium die eutektoide/eutektoidische Zusammensetzung von Eisen-Kohlenstoff-Stählen zu höheren Kohlenstoffgehalten hin verschiebt. Zudem wird die eutektoidische Transformationstemperatur des Drei-Phasen-Gleichgewichts: γ-Fe → α-Fe + Fe3C zu höheren Temperaturen verschoben. So weist beispielsweise die eutektoide Zusammensetzung des Zweistoffsystems Fe-C einen C-Gehalt von cc = 0,8 Masse-% auf, die eutektoide Temperatur beträgt Teut. = 727°C.The present invention provides ultra-high-strength and wear-resistant natural-hard bar steels which have a quasi-perlitic (quasi-eutectoid) or slightly underperlitic (hypoeutectoid) structure. Aluminum alloying has been found to shift the eutectoid / eutectoid composition of iron-carbon steels towards higher carbon contents. In addition, the eutectoid transformation temperature of the three-phase equilibrium becomes: γ-Fe → α-Fe + Fe 3 C shifted to higher temperatures. For example, the eutectoid composition of the binary system Fe-C has a C content of c c = 0.8 mass%, the eutectoid temperature is T eut. = 727 ° C.

Es wurde festgestellt, dass der Zusatz von 0,5 bis 3,0 Masse-% Al die eutektoide Konzentration des Quasidreistoffsystems Fe-Al-C zu höheren Kohlenstoffgehalten von cc = 0,87 bis 1,13 Masse-% (vgl. ) verschiebt. Aus dieser Verschiebung resultiert ein größerer Volumenanteil an Zementit (Fe3C), der ebenfalls gewisse Aluminiumanteile gelöst enthält ((Fe, Al)3C).It has been found that the addition of 0.5 to 3.0% by mass of Al, the eutectoid concentration of the quasi-two-phase system Fe-Al-C to higher carbon contents of c c = 0.87 to 1.13 mass% (see. ) shifts. This shift results in a larger volume fraction of cementite (Fe 3 C), which also contains certain amounts of aluminum dissolved ((Fe, Al) 3 C).

Diese Feststellung steht im Widerspruch zu der Darstellung in den Lehrbüchern der Werkstoffwissenschaften und der Metallphysik, dort heißt es, dass durch Zulegieren von Aluminium sowie den Legierungselementen Se, Mn, Ni usw. die eutektoide Zusammensetzung des Systems Fe-C zu niedrigeren C-Gehalten und Umwandlungstemperaturen hin verschoben werden.This statement is in contradiction to the presentation in the textbooks of the Materials Science and Metal Physics, it says that by alloying of aluminum and the alloying elements Se, Mn, Ni, etc., the eutectoid composition of the system Fe-C are shifted to lower carbon contents and transition temperatures.

Die Abriebbeständigkeit der erfindungsgemäßen Schienenstähle kann weiter verbessert werden, wenn die Legierung als weitere Legierungszusätze Ti in einer Menge von 0,012 bis 0,03 Masse-% und V in einer Menge von 0,01 bis 0,08 Masse-% enthält.The abrasion resistance of the rail steels according to the invention can be further improved if the alloy contains, as further alloying additions, Ti in an amount of 0.012 to 0.03% by mass and V in an amount of 0.01 to 0.08% by mass.

Herstellungsbedingt enthalten Stahllegierungen Verunreinigungen, wie P, S und H. Vorzugsweise sollten diese Verunreinigungen nur in geringen Mengen vorhanden sein, so sollte P in einer Menge von bis zu 0,035 Gewichtsprozent, S in einer Menge bis zu 0,030 Masse-% und H in einer Menge bis zu 2,5 ppm enthalten sein.Preferably, steel alloys contain impurities such as P, S and H. Preferably, these impurities should be present only in minor amounts, so should P in an amount of up to 0.035 weight percent, S in an amount up to 0.030 mass% and H in an amount be contained up to 2.5 ppm.

Der erfindungsgemäße Schienenstahl enthält ein quasiperlitisches oder leicht unterperlitisches Gefüge, das vorzugsweise als fein lamellares perlitisches Gefüge (α-FeFe3C) vorliegt, wobei zwischen den Lamellen koexistierend Ferrit- und Zementitphasen mit Lamellenabständen von ΔSIam = 1 μm vorliegen. Sofern die Legierung Vanadium als Legierungszusatz enthält, betragen die Volumenanteile an Zementitlamellen von VFe3C > 23 Vol.-%, vorzugsweise von 23 bis 30 Vol.-%. Es wurde festgestellt, dass sich dadurch der der Verschleißwiderstand der erfindungsgemäßen Schienenstähle verbessern erhöhen lässt (Mikrohärte von Zementit > 930 HV0,3 (Vickershärte, Prüflast 0,3 kp). Zur Darstellung dieser Zementitlamellen ist als Abbildung...Gefügebild beigefügt.The rail steel according to the invention contains a quasiperlitic or slightly subperititic microstructure which is preferably in the form of a finely lamellar pearlitic structure (α-FeFe 3 C), with ferrite and cementite phases having fin spacings of ΔS Iam = 1 μm being present coexistently between the lamellae. If the alloy contains vanadium as an alloying additive, the volume fractions of cementite fins of VFe 3 C are> 23% by volume, preferably from 23 to 30% by volume. It was found that the fact of the increase can improve the wear resistance of the rail steels according to the invention (micro hardness of cementite> 930 HV 0.3 (Vickers hardness test load 0.3 kp). Is to represent this cementite as picture ... attached micrograph.

Es wurde festgestellt, dass, insbesondere durch das Legierungselement Aluminium eine intensive Mischkristallhärtung der Ferritphase (Ferritlamellen) erreicht wird. Es wird vermutet, dass diese Härtung zurückzuführen ist auf die ausgeprägte par-elastische Wechselwirkung der gelösten Aluminiumatome (Atomradius: RAl = 1,43 Å mit den Eisenatomen des α-Eisengitters (rFe = 1,24 Å).It has been found that, in particular through the alloying element aluminum, intensive mixed-crystal hardening of the ferrite phase (ferrite lamellae) is achieved. It is believed that this cure is due to the pronounced par-elastic interaction of the dissolved aluminum atoms (atomic radius: R Al = 1.43 Å with the iron atoms of the α-iron lattice (r Fe = 1.24 Å).

Die erfindungsgemäßen Schienenstähle zeigen eine deutliche Fließspannungs- und Festigkeitszunahme. Vorzugsweise weisen sie Zugfestigkeitswerte (Rm) von 1200 MPa bis 1650 MPa auf. Auch bei hohen Festigkeitswerten können noch Bruchdehnungen (A) von bis zu 13% erzielt werden. Untereutektoide und eutektoide Schienenstähle aus dem Stand der Technik, die üblicherweise gehärtete bzw. vergütete Schienenköpfe (Fahrfläche und Fahrkanten) aufweisen, zeigen Festigkeiten von Rm = 1250 bis 1275 MPa bei den Grenzen von 875 bis 900 MPa. Die 2-Dehn-Grenze (RP 0,2) liegt vorzugsweise zwischen 875 MPa bis 1150 MPa.The rail steels according to the invention show a significant increase in yield stress and strength. Preferably, they have tensile strength values (Rm) of 1200 MPa to 1650 MPa. Even at high strength values, elongations at break (A) of up to 13% can still be achieved. Prior art sub-eutectoids and eutectoid rail steels, which commonly have tempered railheads (tread and curbs), exhibit strengths of R m = 1250 to 1275 MPa at the limits of 875 to 900 MPa. The 2-stretch limit (R P 0.2) is preferably between 875 MPa to 1150 MPa.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schienenstähle sind deren hohe Werte für Bruchzähigkeiten. So liegen die Spannungsintensitätsfaktoren (KIC-Werte) bei Raumtemperatur, d. h. bei 20°C, vorzugsweise bei ca. ≥ 50 MPa m1/2, insbesondere zwischen 55 und 70 MPa m1/2 und der Spannungsintensitätsfaktor bei –60°C vorzugsweise über etwa 35 MPa m1/2 und bei –40°C vorzugsweise über etwa 45 MPa m1/2. Vergleichbare aus dem Stand der Technik bekannte bainitische Schienenstähle mit 0,2%-Dehngrenzen von RP0,2 = 850 bis 886 MPa und Rm = 1350 bis 1400 MPa zeigen bei Raumtemperatur Spannungsintensitätsfaktoren KIC = 60 bis 75 MPa m1/2.Another advantage of the inventive rail steels is their high fracture toughness values. Thus, the stress intensity factors (K IC values) at room temperature, ie at 20 ° C, preferably at about ≥ 50 MPa m 1/2 , in particular between 55 and 70 MPa m 1/2 and the stress intensity factor at -60 ° C are preferably above about 35 MPa m 1/2 and at -40 ° C, preferably above about 45 MPa m 1/2 . Comparable prior art bainitic rail steels with 0.2% proof strengths of R P0.2 = 850 to 886 MPa and R m = 1350 to 1400 MPa exhibit stress intensity factors K IC = 60 to 75 MPa m 1/2 at room temperature.

Diese verbesserten Bruchzähigkeiten ergeben einen deutlich verbesserten Widerstand gegen Roll- und Reibverschleiß verglichen mit den hochfesten bainitischen Schienen.These improved fracture toughnesses provide significantly improved resistance to rolling and fretting wear compared to the high strength bainitic rails.

Insgesamt zeigt der erfindungsgemäße Schienenstahl eine hohe Härte, die vorzugsweise zwischen 375 und 475 HB187,5/2,5 liegt. Durch die hohe Festigkeit des erhaltenen mikrolamellaren Gefüges kann die Ausbreitung von Ermüdungsrissen verhindert werden und führt insgesamt zu einer guten Beständigkeit gegenüber Verschleiß, wie beispielsweise die Riffelbildung, periodischen Verschleiß der Fahrfläche, Unebenheiten (Wellenberg- und Wellentalbildung) mit kleinen und großen Wellenlängen 'λ von 80 mm ≤ λ ≤ 300 mm bzw. 300 mm ≤ λ ≤ 2500 mm und variierenden Tiefen der Wellentäler mit Übergratungen von 4 mm bis 1,5 mm, Pittingbildung in Folge von hohen Hertzschen Flächenpressung und Headchecks-Sequenz von Fahrkantenrissen.Overall, the rail steel according to the invention exhibits a high hardness, which is preferably between 375 and 475 HB 187.5 / 2.5 . Due to the high strength of the resulting microlamellar structure, the spread of fatigue cracks can be prevented and results overall in a good resistance to wear, such as the ribbing, periodic wear of the running surface, unevenness (wave and wave formation) with small and large wavelengths λ of 80 mm ≤ λ ≤ 300 mm or 300 mm ≤ λ ≤ 2500 mm and varying depths of the troughs with burrs of 4 mm to 1.5 mm, pitting as a result of high Hertzian surface pressure and headcheck sequence of driving edge tears.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Schienenstahl mit einem quasiperlitischen oder leicht unterperlitischen Gefüge enthaltend

  • 0,85 bis 1,3 Masse-% C
  • 0,50 bis 3,00 Masse-% Al
  • 0,30 bis 1,00 Masse-% Cr
  • 0,30 bis 1,00 Masse-% Mn
  • 0,20 bis 0,60 Masse-% Si
sowie übliche unvermeidbare Verunreinigungen, in welchem eine in an sich bekannter Weise erhaltene Stahlschmelze entgast wird, eventuell vorhandener Sauerstoff und oxidische Verbindungen entfernt werden, anschließend die Legierungszusätze eingestellt werden, und die Schmelze nachfolgend in einer Stahlgussanlage vergossen und in an sich bekannter Weise gehärtet und weiterverarbeitet wird.Another object of the present invention, a method for producing rail steel with a quasiperlitic or slightly subperlitic structure containing
  • 0.85 to 1.3 mass% C
  • 0.50 to 3.00 mass% Al
  • 0.30 to 1.00 mass% Cr
  • 0.30 to 1.00 mass% Mn
  • 0.20 to 0.60 mass% Si
and customary unavoidable impurities in which a molten steel obtained in a known manner is degassed, any oxygen and oxidic compounds present are removed, then the alloying additives are adjusted, and the melt is subsequently cast in a steel casting plant and cured and further processed in a conventional manner becomes.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schienenstahls kann eine nach herkömmlichen Verfahren hergestellte Stahlschmelze eingesetzt werden. Üblicherweise werden Stahlschmelzen nach den Linz-Donawitz-Verfahren (LD-Verfahren) oder nach dem Linz-Donawitz-Arbed-Centre-National-Verfahren (LDAC-Verfahren) hergestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird die Schmelze entgast, üblicherweise indem ein Vakuum angelegt wird. Sofern vorhanden, werden anschließend Sauerstoff und oxidische Verbindungen entfernt, beispielsweise indem Al bzw. eine Al/Fe-Vorlegierung oder Ca, z. B. als Ca-Spuldraht, zugegeben werden. Zum Entfernen von ggf. vorhandenen Verunreinigungen kann die Schmelze nachfolgend mit Inertgas, wie Argon, gespült und abgesetzte Schlacke kann entfernt werden. Die so aufbereitete Schmelze wird anschließend mit den Legierungsmetallen und -zusätzen versetzt und vergossen. Die vergossene Schmelze wird in an sich bekannter Weise gehärtet und weiterverarbeitet. Das Vergießen der Schmelze erfolgt üblicherweise in einem Stranggussverfahren. Die erhalten Gussteile können mit üblichen Walztechniken zu den jeweiligen Endprodukten weiterverarbeitet werden.To produce the rail steel according to the invention, a molten steel produced by conventional methods can be used. Usually, steel melts according to the Linz-Donawitz method (LD method) or produced according to the Linz-Donawitz Arbed Center National Method (LDAC method). In a first process step, the melt is degassed, usually by applying a vacuum. If present, then oxygen and oxidic compounds are removed, for example, by Al or an Al / Fe master alloy or Ca, z. B. as Ca-spooled wire, are added. To remove impurities that may be present, the melt can subsequently be rinsed with inert gas, such as argon, and settled slag removed. The thus prepared melt is then mixed with the alloying metals and additives and cast. The cast melt is cured in a conventional manner and further processed. The casting of the melt is usually carried out in a continuous casting process. The castings obtained can be further processed with conventional rolling techniques to the respective end products.

Die erfindungsgemäßen Schienenstähle eignen sich als ultrahochfeste und verschleißresistente Schienenstähle für Vignol- und/oder Rillenschienen einschließlich den dazugehörigen Schienenweichen und Herzstückspitzen, die für den Gleisbau konventionell befahrener Schienenstrecken, Hochgeschwindigkeitsstrecken sowie Schienengüterverkehr mit hohen Achslasten (Schwerlastverkehr) sowie für Kranbahnen von Brückenkränen, Portal- und Sonderkränen.The rail steels according to the invention are suitable as ultra high-strength and wear-resistant rail steels for Vignol- and / or grooved rails including the associated rail switches and frog points, the track for conventionally traveled rail lines, high-speed rail and rail freight with high axle loads (heavy traffic) and crane runways of overhead cranes, gantry and special cranes.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2135966 [0004] EP 2135966 [0004]

Claims (8)

Ultrahochfester Schienenstahl enthaltend 0,85 bis 1,3 Masse-% C 0,5 bis 3,00 Masse-% Al 0,30 bis 1,00 Masse-% Cr 0,30 bis 1,00 Masse-% Mn 0,20 bis 0,60 Masse-% Si sowie übliche unvermeidbare Verunreinigungen, welcher eine quasiperlitische oder leicht unterperlitische Struktur aufweist.Containing ultrahigh-strength rail steel 0.85 to 1.3 mass% C 0.5 to 3.00 mass% Al 0.30 to 1.00 mass% Cr 0.30 to 1.00 mass% Mn 0.20 to 0.60 mass% Si and common unavoidable impurities having a quasiperlitic or slightly underperlitic structure. Schienenstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Legierungszusätze 0,012 bis 0,3 Masse-% Ti und 0,01 bis 0,08 Masse-% V enthalten sind.Rail steel according to claim 1, characterized in that as further alloying additions 0.012 to 0.3 mass% of Ti and 0.01 to 0.08 mass% V are included. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Elemente bis zu 0,035 Masse-% P bis zu 0,030 Masse-% S und bis zu 2,5 ppm H enthalten sind.Rail steel according to one of claims 1 or 2, characterized in that as further elements up to 0.035 mass% P up to 0.030 mass% S and up to 2.5 ppm H are included. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl ein lamellares perlitisches Gefüge mit koexistierenden Ferrit- und/oder Zementitphasen, wobei die Lamellenabstände der koexistierenden Ferrit- und/oder Zementitphasen Δ SIam ≤ 1 μm ist.Rail steel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the steel is a lamellar pearlitic structure with coexisting ferrite and / or Zementitphasen, wherein the lamellar spacings of the coexisting ferrite and / or Zementitphasen Δ S Iam ≤ 1 microns. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Zementitlamellen von 23 bis 30 Vol.-% beträgt.Rail steel according to one of claims 1 to 4, characterized in that the volume fraction of Zementitlamellen is from 23 to 30 vol .-%. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Zugfestigkeit Rm ≥ 1200 MPa aufweist.Rail steel according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has a tensile strength R m ≥ 1200 MPa. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Spannungsintensitätsfaktor (KiC-Wert) bei Raumtemperatur ≥ 50 MPa m1/2, insbesondere zwischen 55 und 60 MPa m1/2 aufweist.Rail steel according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has a stress intensity factor (K iC value) at room temperature ≥ 50 MPa m 1/2 , in particular between 55 and 60 MPa m 1/2 . Verfahren zur Herstellung von Schienenstahl mit einem quasiperlitischen oder leicht unterperlitischen Gefüge enthaltend 0,85 bis 1,3 Masse-% C 0,50 bis 3,00 Masse-% Al 0,30 bis 1,00 Masse-% Cr 0,30 bis 1,00 Masse-% Mn 0,20 bis 0,60 Masse-% Si sowie übliche unvermeidbare Verunreinigungen, in welchem eine in an sich bekannter Weise erhaltene Stahlschmelze entgast wird, eventuell vorhandener Sauerstoff und oxidische Verbindungen entfernt werden, anschließend die Legierungszusätze eingestellt werden, und die Schmelze nachfolgend in einer Stahlgussanlage vergossen und in an sich bekannter Weise gehärtet und weiterverarbeitet wird.Method for producing rail steel with a quasiperlitic or slightly subperititic microstructure containing 0.85 to 1.3 mass% C 0.50 to 3.00 mass% Al 0.30 to 1.00 mass% Cr 0.30 to 1.00 mass% Mn 0.20 to 0.60 mass% Si and customary unavoidable impurities in which a molten steel obtained in a known manner is degassed, any oxygen and oxidic compounds present are removed, then the alloying additives are adjusted, and the melt is subsequently cast in a steel casting plant and cured and further processed in a manner known per se becomes.
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